[发明专利]两相流喷射式升压热交换器

说明书

技术领域

本发明属于热交换技术领域，主要提出一种两相流喷射式升压热交换器。

背景技术

现有的射流式汽、水混合换热器大都没有增压功能，在使用时需另外配置相当数量的驱动泵等设施才能实现热循环，不仅结构复杂、体积大、使用成本高，而且汽水混合速度慢、热能损耗大，不利于节约电能和热能。为此，已申请的专利“双激波变声速增压热交换器”从根本解决了汽、水混合器无增压功能的弊端，使其具有了热交换器和传输泵的功能，起到了节约热能和电能、减少驱动泵的数量和配备功率，降低使用费用的目的。但由于其汽、水两相流体是在有压力变化的圆柱形混合室内进行混合的，因而在混合过程中的增压效果就会受到较大的影响，其输出混合物的压力只能达到蒸汽(或水)输入的压力，只适用于进汽压力较高、进水压力(常压)较低的场合使用，因此在使用时仍需要一定功率的循环泵参与运行，节能效果不明显，运行成本相对较高，并且使用范围有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的即由此产生，提出一种两相流喷射式升压热交换方法及交换器，使其既适用于进汽压力较低、而进水压力较高的场合使用，又适用于进汽压力较低、而进水压力较高的场合的场合使用。该热交换器在使用时具有显著的增压和瞬时加热的效果，从而起到节约电能、热能、降低使用费用的作用。

为实现上述目的，本发明采用的方法是：将增压混合室腔体设计为渐缩结构，实现汽压带动水压或水压带动汽压，即中心进汽/环周进水或中心进水/环周进汽的工作方式。

本发明实现上述方法采用的交换器由喷管、三通壳体、增压混合腔、混合室、扩压腔组成，增压混合室的腔体为渐缩结构，其大径与喷管相接、小口径端与混合室连通，喷管设在管体的进口端，小口径端与增压混合腔的大口径端连通；扩压腔为渐扩结构，其小口径端与混合室连通，增压混合腔、混合室、扩压腔连为一体。

本发明的工作原理是基于两相流体理论的最新成果，将进入该热交换器内的蒸汽或水在喷管中进行绝热膨胀后，以很高的流速从蒸汽喷管中喷出，我们称之为引射流体。由于流速的提高，物质的压能向动能发生了转化，在喷嘴出口处高速流体的压力下降，在喷嘴四周卷吸经过膜化处理的进水或蒸汽，并使其具有一定流速进入混合室腔体，在这个腔体中，高速的蒸汽流和水直接接触，在高速引射流体的冲击力作用下均匀混合，蒸汽在膜化水的表面凝结换热，发生由温差引起的热交换、由凝结引起的质量交换以及由速度差引起的动量交换，形成具有一定计算容积比的汽水压缩混合物，在混合喷嘴的出口处形成压力激波，两相流体通过激波之后，蒸汽和水的两相混合物完全凝结，流体速度降低，压力升高。变声速增压热交换器技术是以场态激化强制完成瞬时换热、无外力增压双效应，其结合是输出混合物的压力超过驱动流体的输入压力(进汽、进水压力)，达到高效增压和瞬时加热的效果。此换热器的工作原理是引射和抽吸，即高压力的流体通过喷嘴产生引射流体，在喷嘴出口处降低压力，抽吸四周的低压流体，并在混合室渐缩型结构内产生混合。当引射流体为蒸汽时，采用拉伐尔喷嘴，当引射流体为水时，采用渐缩型喷嘴。

本发明具有以下特点：

1、组成零部件数量少，结构简单，可根据汽水压力分为中心进汽/环周进水及中心进水/环周进汽两种结构。

2、在混合室上设有仪表接口，便于安装仪表，观测运行工况。

3、在混合腔与喷管相配合处增设水平直线部分(压力状态调节段)，用以调节汽水混合状态和出水压力。

4、混合室进口处将直线型轮廓线改为圆滑过度型轮廓线，用以减小调整流体的运行阻力和避免涡流区的产生。

附图说明

图1为本发明结构原理图。

图2为本发明增压混合室结构原理图。

图3为本发明中心进汽、环周进水的结构示意图。

图4为本发明中心进水、环周进汽的结构示意图。

图中，1、喷管，2、调节垫片，3、三通壳体，4、进水(汽)口，5、增压混合腔，6、混合室，7、仪表连接口，8、法兰，9、扩压腔，10、圆滑过度型轮廓线，11、压力状态调节段。

具体实施方式

结合附图，给出本发明的实施例如下：